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JSSC 2021第4期Analog Circuits0.18μm CMOSBandgap Reference

A Single-Trim Switched Capacitor CMOS Bandgap Reference With a 3 σ Inaccuracy of

提出一种单修调开关电容带隙基准电路,采用β补偿和曲率校正技术,结合DEM技术,实现高精度温度稳定性。
3σ不准确度+0.02%, −0.12%(-40°C至125°C),功耗17μA@27°C,面积0.38mm²
带隙基准开关电容单修调β补偿动态元件匹配
创新点1:单修调技术(系统创新) - 通过单次室温修调实现全温度范围内的PTAT误差消除,显著简化了传统多温度点修调的复杂流程,同时达到±0.12%的3σ精度指标。
创新点2:β补偿与曲率校正(电路创新) - 采用β补偿技术抵消PNP晶体管电流增益的非线性影响,结合高阶曲率校正电路,将非PTAT误差降低至0.02%量级。
创新点3:动态元件匹配技术(方法创新) - 创新性地利用ΔΣ ADC的抽取滤波器实现数字域低通滤波DEM,有效抑制偏置电流、β失配及SC求和放大器增益系数的失配误差。
创新点4:开关电容架构创新(电路创新) - 采用SC电路实现带隙基准求和放大,相比传统电阻方案,在0.18μm CMOS工艺下实现0.38mm²的小面积和17μA的低功耗。
Abstract
This article presents a single-trim switched capaci- tor (SC) CMOS bandgap reference (BGR) for battery monitoring applications. For a single-temperature trimming, β-compensation and curvature correction techniques are employed to minimize non-proportional-to-absolute-temperature (PTAT) errors. In con- junction with these techniques, this article proposes dynamic element matching (DEM) techniques with low-pass filtering which employs the decimation filter of a delta-sigma analog-to-digital converte